FRAM钚和鈾同位素分析

具有多種效率的固定能量響應(yīng)函數(shù)分析(FRAM)代碼適用于高純鍺(HPGe)探測器，現(xiàn)在，新的6.1版本中，FRAM可以用于LaBr3和CZT中分辨率伽馬射線光譜儀(MRGS)探測器。LaBr3和CZT探測器可在室溫下工作，更加緊湊，易于使用和維護。有了6.1版本的FRAM，這些探測器現(xiàn)在能夠?qū)︹櫤皖袠悠愤M行同位素分析，對安防領(lǐng)域非常有用。

FRAM V6.1是對2013年發(fā)布的V5.2的重大升級。除了增加LaBr3和CZT光譜分析能力，FRAM V.6.1還提高了可用性、可持續(xù)性、兼容性和可維護性等。

HPGe伽瑪射線光譜的高級同位素豐度分析軟件

• 分析Pu和包含Pu，Am，U和其他核素的各種異質(zhì)樣品，包括 ²⁴² Pu。
• 可與LaBr3、CZT和HPGe探測器一起運行，包括ORTEC探測器和trans-SPEC系列探測器
• 可讀取N42格式的文件
• 使用單個HPGe探測器進行操作，包括ORTEC Detective＆trans-SPEC功能的家庭。
• 無需校準標準源。
• 使用屏蔽樣體。
• 從大量提供的樣本/幾何條件中進行選擇，或添加更多類型。
• 未知特征樣本的自動分析功能。
• 命令行操作模式允許輕松合并到其他應(yīng)用程序中。
• 自動讀取ORTEC 'chn '，ORTEC 'spc '，堪培拉' cnf '，堪培拉' mca '，IAEA 'spe '和ASCII 'txt '文件
• 將光譜從一種能量校準轉(zhuǎn)換到另一種能量校準，并將多個光譜從一種格式轉(zhuǎn)換到另一種格式
• Windows 64位和32位兼容。
• 與以前版本相比有顯著改進。

自20世紀80年代中期以來，F(xiàn)RAM代碼一直在洛斯阿拉莫斯國家實驗室進行演化。它分析了使用鍺、LaBr3或CZT探測器，含有钚或鈾或兩者的物品獲取的伽馬射線光譜，并量化了钚或鈾同位素的分布。 241 Am和其他超鈾同位素（包括混合鈾 - 钚氧化物中的鈾）也能為光譜提供可測量的伽馬射線，也可以相對于钚進行量化。

它還分析了僅含有鈾的物質(zhì)的光譜，并可以量化鈾同位素分布。可以對任何尺寸，幾何形狀和物理和化學組成的樣品進行這些測量。

易于使用的Windows用戶界面
ORTEC FRAM是ORTEC CONNECTIONS系列產(chǎn)品的成員。它在ORTEC CONNECTIONS譜架構(gòu)內(nèi)運行，為MCA硬件的選擇提供了更大的靈活性，包括的 DSPEC 50/50A和DSPEC 502/502A 數(shù)字化譜儀和集成的譜儀，如Detective， trans-SPEC和IDM系列。

高度圖形化的FRAM用戶界面符合的Windows慣例，易于使用。版本5.1具有新外觀，為簡單起見，它為所有數(shù)據(jù)顯示提供單一界面。單個對話欄控制譜和結(jié)果顯示的所有方面，使用戶無需離開FRAM主窗口即可輕松驗證數(shù)據(jù)或分析的質(zhì)量。

FRAM為ORTEC CONNECTIONS支持的所有MCA硬件提供采集控制。 ORTEC MAESTRO-Pro MCA軟件程序在使用前用于硬件系統(tǒng)設(shè)置，可以從PC中刪除保護MCB免受更改。

FRAM分析能力

樣品類型
FRAM的多功能性及其分析各種樣品的能力源于其對通用分析算法的依賴。指導(dǎo)分析所需的特定信息被編碼為一組參數(shù)并存儲在數(shù)據(jù)庫中。該信息包括待檢查的區(qū)域和峰，分析中使用的同位素，以及對譜進行多種診斷測試的特殊信息。對于具有良好特征的“常規(guī)”分析進行分析樣本，單個分析參數(shù)集可以很容易地構(gòu)建;對于不太熟知的樣本，提供了一種自動模式，其中以自動方式迭代地確定樣本參數(shù)集。
FRAM版本6.1中的參數(shù)集與FRAM早期版本的參數(shù)集向下兼容。

分析方法
FRAM分析來自钚或鈾γ射線譜的峰。該譜包含來自钚同位素 ²³⁸ Pu至 ²⁴¹ Pu， ²⁴¹ Am的峰，以及通常其他同位素如 ²³⁵ U或 ²³⁷ Np。 FRAM結(jié)合這些信息產(chǎn)生同位素比率，與樣本大小，形狀，物理和化學成分，測量幾何形狀和容器特征無關(guān)。僅使用譜數(shù)據(jù)和已知的基本核常數(shù)獲得結(jié)果。不需要使用標準進行校準。

Peak Area Determination
FRAM使用響應(yīng)函數(shù)方法確定所有峰面積，在低能量側(cè)擬合具有單指數(shù)的高斯，以模擬伽馬射線峰形并使用洛倫茲模型對X射線峰進行建模。

相對效率
FRAM對每種同位素使用單獨的效率曲線。這使得它可以測量高溫化學殘留物的比功率，其偏差可以從不使用多個效率曲線的分析中減少多達十倍。

FRAM的多重效率特征也可用于其他異構(gòu)樣本。樣品的物理和化學特性可能不均勻或甚至不為人所知。物品可能含有固體和粉末的混合物，只要钚在同位素上是均勻的，就沒有任何不良影響。提供了物理和經(jīng)驗效率模型。

同位素分析  
使用的方法是找到一組線性方程的最小二乘解，包括峰面積，相對效率和同位素作為未知數(shù)。該方法允許在分析中使用多個峰值，從而提高測量精度。

Analysis Parameters Database
分析參數(shù)數(shù)據(jù)庫在FRAM的功能和靈活性方面非常重要。這些參數(shù)集分為五類：峰值擬合參數(shù)，要搜索的伽馬射線峰值，要搜索的能量區(qū)域，要使用的同位素和特殊應(yīng)用常數(shù)?？梢暂p松容納多個參數(shù)集。

自動分析功能
FRAM中的自動分析功能允許根據(jù)當前結(jié)果自動重新分析譜，并更改參數(shù)。自動分析可以從任何參數(shù)集開始，并在所有能量范圍內(nèi)與钚和鈾一起使用。用戶可以自由編程分析（通過參數(shù)集中的應(yīng)用程序常量）來確定材料的屬性，例如：屏蔽，MOX，钚燃耗，鈾濃縮，干擾同位素或異質(zhì)。例如，在對钚譜的中能區(qū)（120＆ndash; 500 keV）進行分析后，它可以檢查較低能量（~100 keV）和較高能量（~700 keV）區(qū)域，看看這些區(qū)域是否更多有利。

钚或鈾分析
可以為鈾（僅）譜設(shè)置參數(shù)集。在這種情況下，計算不同的同位素豐度，并且總結(jié)的格式不同。

估算 ²⁴²Pu
²⁴² Pu的估算是通過使用具有用戶指定參數(shù)的工業(yè)標準公式的相關(guān)模型完成的。它們的值可以存儲在用于分析的任何一個參數(shù)集中。該模型適用于大多數(shù)常用的相關(guān)性 ²⁴²Pu.

同位素分數(shù)的衰變校正
對于至少5年的樣品， ²⁴¹ Pu的14。35年半衰期可導(dǎo)致 ²⁴² Pu部分發(fā)生顯著變化，如果沒有計算，可導(dǎo)致 ²³⁹ Pu分數(shù)中4％左右的（相對）誤差。

FRAM可以衰減校正Pu和Am的同位素組分。

命令行操作模式
命令行操作模式適用于希望將FRAM合并到自己的應(yīng)用程序中的用戶。此模式允許用戶為FRAM分析引擎創(chuàng)建一個非常簡單的界面。

測量 - 比較選項
此選項允許用戶直接將分析結(jié)果與經(jīng)衰減校正的聲明值進行比較。測量值和聲明值之間的差異用測量值和聲明值的標準偏差表示。

FRAM V6.1分析改進

• 測量|求和對話框：可疊加幾個光譜
• 測量|轉(zhuǎn)換對話框：將光譜從一種能量校準轉(zhuǎn)換到另一種能量校準。也可用于將多個光譜從一種格式轉(zhuǎn)換為另一種格式
• 測量|加寬對話框:平滑或加寬光譜
• 具有使用本底光譜減去峰值本底的能力
• 在測量|獲取和測量|測量中向MCA組合框添加新的探測器/MCA“瞬時模擬”。該探測器將立即從主光譜生成光譜。它與現(xiàn)有的“模擬”MCA有些不同，后者從主頻譜生成頻譜，但數(shù)據(jù)的更新方式與使用真實探測器/MCA進行實際數(shù)據(jù)采集的方式類似
• U235的總峰值校正，用于X射線區(qū)域的鈾分析
• 熒光性X射線的鈾/钚比
• 添加二次階躍背景
• 限制/約束效率曲線形狀的能力
• 當峰值FWHM大于32通道(默認)時，FRAM將忽略該峰值，并且不會擬合該峰值
• 擬合參數(shù)”對話框中的FWHM公式和尾公式從依賴于通道變?yōu)橐蕾囉?/span>keV，使它們獨立于能量校準
• 擴展尾部模型，以更好地擬合CZT光譜峰值的大尾部
• 物理異構(gòu)效率模型現(xiàn)在使用真正的異構(gòu)模型或采用1/能量因子的模型。經(jīng)驗異質(zhì)效率模型仍然使用1/能量因子
• 真實實時和真實時間
• 迫使“二次本底”向下凹陷

鍺探測器要求
FRAM可以使用單個平面或單個同軸檢測器進行完整的同位素分析。能夠使用單個HPGe探測器進行操作的好處顯而易見：成本，空間，便利性，易用性和可靠性。與“傳統(tǒng)”一起使用時單平面探測器，經(jīng)常（但不總是）使用它來收集和分析120和420 keV范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。

與同軸探測器一起使用的見能量范圍是0 - 1024 keV。在這種廣泛的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)可以使用各種分析模式。如果120KeV - 200 keV 范圍可用，F(xiàn)RAM將在120KeV - 450 keV的范圍內(nèi)進行分析。如果這是不可能的（例如，如果樣品被屏蔽或在厚壁容器中），F(xiàn)RAM仍然可以僅使用來自單個同軸檢測器的200keV以上的伽馬射線獲得完整的分析。

探測器的取決于預(yù)期遇到的應(yīng)用。如果所有測量的物品都是未屏蔽的或者是“薄壁的”，那么平面探測器通常是所選擇的探測器。如果遇到屏蔽容器，厚壁容器或所有容器類型的混合物，則單個同軸檢測器是的。強烈建議使用ORTEC Safeguards系列HPGe探測器。

在許多應(yīng)用中，ORTEC Detective和trans-SPEC便攜式譜儀已被證明非常有效。 FRAM軟件包括ORTEC Detective的啟動分析參數(shù)集。

密碼保護和安全
FRAM中的訪問控制系統(tǒng)存儲用戶，其密碼和授予他們的訪問權(quán)限的列表。 “編輯”菜單中列出的三個項目受此機制保護：“參數(shù)”選項，“常規(guī)默認值”選項和“用戶列表”。當所有這些選項都在運行時，將要求用戶提供名稱和密碼。如果安全檢查失敗，控制權(quán)將返回主菜單。

輸出顯示和列表
可以在FRAM對話欄中選擇三個級別的輸出顯示（短結(jié)果，中間結(jié)果和長結(jié)果），并在FRAM窗口中顯示所有分析結(jié)果。每次分析后，短結(jié)果的屏幕副本將自動發(fā)送到監(jiān)視器。

先決條件
作為CONNECTIONS系列成員，F(xiàn)RAM-BW可在任何支持CONNECTIONS兼容硬件的系統(tǒng)上正常運行。該軟件在所有當前支持的Windows操作系統(tǒng)下運行。 Windows 7 64位硬件兼容性適用于所有使用USB和TCP / IP連接的ORTEC儀器。 Windows 7和XP 32位操作系統(tǒng)也支持這些儀器以及其他傳統(tǒng)硬件。